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tache complexe deux élèves de première S font un exercice d'électricité. il leur est demandé d'utiliser la relation entre la puissance d'un élèves se disputent car ils ne sont pas d'accord sur la relation. l'un dit : <> et l'autre lui rétorque <>. Un troisième élève propose de faire un circuit électrique et des mesures pour valider la bonne relation. Comment peut-on faire ?

Répondre :

La Puissance est égale au produit de la tension par l' intensité pour tous les appareils qui chauffent ( radiateur, sèche-cheveux, grille-pain, cafetière, ... ) . Mais cette formule n' est plus valable pour les appareils à moteur électrique ( perceuse, aspirateur, ventilateur, ... ) . Attention car le micro-ondes, bien qu' il chauffe les aliments, est équipé d' un générateur d' ondes qu' on peut "assimiler" à un moteur !

Formule pour les appareils qui chauffent : P = U x I

avec P en Watts, U en Volts, et I en Ampères .

Formule pour les appareils "à moteur" : P = U x I x cosinus Ф

avec Ф = déphasage entre le courant et la tension .

Ce cosФ est souvent "voisin" de 0,85 .

matériel nécessaire pour l' expérience : une alimentation ( courant alternatif ou continu, U inférieure à 15 Volts ), une grosse Résistance (  ou un moteur de perceuse à batterie ), un Ampèremètre, un Voltmètre, un Wattmètre ( "Joulemètre" ), des fils, un interrupteur .

Circuit série à réaliser : alimentation --> interrupteur --> Ampèremètre ( calibre 10 A par sécurité ! ) --> récepteur ( Résistance ou moteur ) --> retour à l' alimentation . Ajouter le Voltmètre ( calibre 20 Volts ) en dérivation aux bornes du récepteur . Brancher le Joulemètre-Wattmètre en respectant les branchements ( cet appareil réalise en fait des mesures et une multiplication ! ) .

Relever les mesures : U = 12 Volts ; I = 2 Ampères ; P = 21,6 Watts .

Conclusion : P = U x I donne P = 24 Watts, or le Wattmètre donne seulement 21,6 Watts . C' est normal car le moteur de la perceuse a un cosФ voisin de 0,9 . Calcul : P = 12 x 2 x 0,9 = 21,6 Watts . La Formule " P = U x I x cosФ " est donc parfaitement adaptée aux moteurs électriques !

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